JP5439958B2 - Coating method of furnace wall in coking chamber of coke oven - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の炭化室における炉壁のコーティング方法に関し、具体的には、コークス炉の炭化室の内部において石炭の乾留に伴って生成する熱分解カーボンが、耐火物に付着して成長することを抑制することができるコークス炉の炭化室における、ガラス化材による炉壁のコーティング方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for coating a furnace wall in a coke oven carbonization chamber. Specifically, pyrolytic carbon generated by coal carbonization inside the coke oven carbonization chamber grows by attaching to a refractory. The present invention relates to a method for coating a furnace wall with a vitrified material in a coking chamber of a coke oven that can be suppressed.

コークス炉は、石炭を装入して乾留する炭化室と呼ばれる空間と、炭化室の内部に装入された石炭を加熱するための熱源となるガスを燃焼させるための燃焼室と呼ばれる空間とが交互に多数配列された構造を有する。燃焼室から炭化室への伝熱は、両室を仕切る煉瓦（「炉壁煉瓦」ともいう）を介して行われる。この煉瓦には、一般的に、珪石質の耐火煉瓦が用いられる。   The coke oven has a space called a carbonization chamber in which coal is charged and carbonized, and a space called a combustion chamber for burning a gas serving as a heat source for heating the coal charged in the carbonization chamber. It has a structure in which many are alternately arranged. Heat transfer from the combustion chamber to the carbonization chamber is performed via bricks (also referred to as “furnace wall bricks”) that partition both chambers. As this brick, a siliceous refractory brick is generally used.

石炭は、乾留の際に、タール等を含む炭化水素系の熱分解ガスを発生する。発生した熱分解ガスは、コークス炉の煉瓦からの熱によって二次分解され、コークス炉の内部各部の煉瓦の表面（炉壁や天井等）に付着する。   Coal generates hydrocarbon-based pyrolysis gas containing tar and the like during dry distillation. The generated pyrolysis gas is secondarily decomposed by the heat from the bricks of the coke oven, and adheres to the brick surfaces (furnace walls, ceilings, etc.) inside each part of the coke oven.

炉壁煉瓦に付着したカーボンは、コークス炉の操業に伴って、局部的に成長して炉壁面に凹凸を生じる。これにより、コークスケーキ（乾留完了後のコークス塊の集合体）を炭化室から押し出す際の押出抵抗の増加、すなわちコークス押出力の増加が発生する。コークス押出力が増加することは、押出時の炉壁への負荷が増大することに直結し、炉壁損傷、さらには炉体の弱体化や低寿命化につながる。このため、コークス炉の炭化室の炉壁へのカーボン付着を抑制して、炉壁の表面を平滑に維持することは、コークス炉の炉命を延長する上で重要な課題である。   The carbon adhering to the furnace wall brick grows locally with the operation of the coke oven and causes unevenness on the furnace wall surface. As a result, an increase in extrusion resistance at the time of extruding the coke cake (an aggregate of coke mass after completion of dry distillation) from the carbonization chamber, that is, an increase in coke pushing force occurs. An increase in coke pushing force is directly linked to an increase in the load on the furnace wall during extrusion, leading to damage to the furnace wall and further weakening and shortening the life of the furnace body. For this reason, suppressing carbon adhesion to the furnace wall of the coking chamber of the coke oven and maintaining the surface of the furnace wall smooth is an important issue in extending the life of the coke oven.

炭化室の炉壁に深い欠損が生じた場合には、炉壁煉瓦の組成と類似する組成を有する粉末状の耐火物を火炎中で溶融させてこの欠損を埋める、いわゆる溶射補修法等によって、炭化室の炉壁の形状を平滑に保つ補修作業が行われる。   When a deep defect occurs in the furnace wall of the carbonization chamber, the powdered refractory having a composition similar to that of the furnace wall brick is melted in a flame to fill the defect, so-called spray repairing method, etc. Repair work is performed to keep the shape of the furnace wall of the carbonization chamber smooth.

カーボンによる炉壁の凹凸を減少させるには、部分的に成長したカーボンを除去するか、あるいは成長自体を抑制することが重要である。カーボンを除去する方法としては、（ａ）コークスや石炭が存在しない炭化室の内部に空気を導入してカーボンを燃焼除去する、いわゆる空窯燃焼法や、（ｂ）補修作業者が人力でカーボンを突き落とす方法等が知られる。しかし、これらの手段を行うと不可避的にコークス炉の操業度が低下するのみならず、前者の手段ではカーボンが付着した部位以外が冷却され、一方後者の手段では煉瓦の損傷を助長することがある。このため、これらのカーボン除去作業を行う必要がない程度に、カーボンの成長自体を抑制することが望ましい。カーボンの成長を抑制するためには、カーボンが付着しやすい炉壁部位の平滑度を炉壁煉瓦の平滑度よりも高めればよく、これまでにも様々な発明が提案されている。   In order to reduce the unevenness of the furnace wall due to carbon, it is important to remove partially grown carbon or to suppress the growth itself. As a method for removing carbon, (a) a so-called empty kiln combustion method in which air is introduced into a carbonization chamber in which coke and coal do not exist and the carbon is burned and removed; A method of squeezing out is known. However, if these measures are taken, not only will the coke oven operability be reduced, but the former means will cool the area other than the carbon adhering area, while the latter means may promote brick damage. is there. For this reason, it is desirable to suppress carbon growth itself to such an extent that it is not necessary to perform these carbon removal operations. In order to suppress the growth of carbon, the smoothness of the furnace wall part to which carbon easily adheres has only to be higher than the smoothness of the furnace wall brick, and various inventions have been proposed so far.

例えば、特許文献１には、コークス炉の炭化室の炉壁を補修するにあたり、炭化室の炉壁の損傷部に予め形成された溶射補修層の表面を、１３００℃以上、好ましくは１６００℃以上、さらに好ましくは１８００℃以上の温度に加熱することにより、溶融せずに残存していた成分を含め骨材が十分に溶融し、その表面がガラス化されることによって、カーボンの付着および成長を抑制する発明が開示されている。   For example, in repairing the furnace wall of the coking chamber of the coke oven, Patent Document 1 discloses that the surface of the sprayed repair layer formed in advance on the damaged portion of the furnace wall of the coking chamber is 1300 ° C. or higher, preferably 1600 ° C. or higher. More preferably, by heating to a temperature of 1800 ° C. or higher, the aggregate including components remaining without being melted is sufficiently melted, and the surface is vitrified to thereby cause carbon adhesion and growth. An invention to suppress is disclosed.

また、特許文献２には、溶射補修層そのものの表面を平滑化する以外の手法として、ＳｉＯ_２：１８〜７０％（本明細書では特に断りがない限り「％」は「質量％」を意味するものとする）、Ｎａ_２Ｏ及び／又はＫ_２Ｏ：１０〜６０％を主成分とし、Ｐ_２Ｏ_５：１〜１４％、ＢａＯ：０．５〜２５％、ＳｒＯ：０．５〜２５％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．５〜２０％のうちの１種又は２種以上を含有するコーティング材を、水溶液又はスラリーとし、温度５００〜１４００℃の高温の耐火煉瓦の表面にスプレーし、９００℃以上の温度に３０分以上保持することによって、溶射補修層の表面をガラス化材でコーティングする発明が開示されている。この発明は、炉壁の表面の温度でガラス化反応を進行させ、ガラス層を形成するものであるため、コーティング材の融点およびガラスに転移する温度を低く設定する必要がある。 Further, in Patent Document 2, as a method other than smoothing the surface of the thermal spray repair layer itself, SiO ₂ : 18 to 70% (in this specification, “%” means “mass%” unless otherwise specified) to assume), Na ₂ O and / or _K 2 O: a 10% to 60% as a main _{component, P 2 O 5: 1~14%} , BaO: 0.5~25%, SrO: 0.5~ 25%, Fe ₂ O ₃ : A coating material containing one or more of 0.5 to 20% is used as an aqueous solution or slurry and sprayed on the surface of a high-temperature refractory brick at a temperature of 500 to 1400 ° C. An invention is disclosed in which the surface of the thermal spray repair layer is coated with a vitrified material by maintaining the temperature at 900 ° C. or higher for 30 minutes or longer. According to the present invention, the vitrification reaction proceeds at the surface temperature of the furnace wall to form a glass layer. Therefore, it is necessary to set the melting point of the coating material and the temperature at which it is transferred to glass to be low.

さらに、特許文献３には、耐火物の表面上に火炎溶射にてガラス質層を形成する際に、溶融し易くするために、カレット粒子を含むガラス化材を用い、ガラス質層を形成するのに必要な熱を提供する発明が開示されている。   Furthermore, in Patent Document 3, a vitreous material containing cullet particles is used to form a vitreous layer in order to facilitate melting when forming a vitreous layer on the surface of a refractory by flame spraying. An invention has been disclosed that provides the heat necessary to achieve this.

特開２００６−０５６９９３号公報JP 2006-056793 A 特開平１０−２５９０８０号公報JP-A-10-259080 特表２００４−５２１０５９号公報JP-T-2004-521059

特許文献１により開示された発明には、燃焼炎で急速に加熱された溶射材の表面に微細な亀裂が発生し、外部からの衝撃を受けた溶射補修層が欠損し易いという課題がある。
特許文献２により開示された発明には、ガラス化材のガラスに転移する温度が低く、一旦ガラス化しても軟化状態で炉壁に存在することとなり、押出時のコークスケーキの表面と接触することによって損傷を受け寿命が短いという課題がある。さらに、コーティング材は水溶液またはスラリー状であり、これをスプレー方式で吹き付けるため、発生したリバウンドは炉底に蓄積されて底部が冷却されるため、炉体の損傷も誘発されるという課題がある。 The invention disclosed in Patent Document 1 has a problem that a fine crack is generated on the surface of the thermal spray material that is rapidly heated by the combustion flame, and the thermal spray repair layer that has received an external impact is likely to be lost.
The invention disclosed by Patent Document 2 has a low temperature at which the vitrified material transitions to glass, and even if it is vitrified, it will exist in the furnace wall in a softened state, and contact with the surface of the coke cake during extrusion. There is a problem that the life is short due to damage. Furthermore, since the coating material is in the form of an aqueous solution or slurry and is sprayed by a spray method, the generated rebound accumulates on the bottom of the furnace and the bottom is cooled, causing a problem that damage to the furnace body is also induced.

さらに、特許文献３により開示された発明は、カレットの融点は一般的に通常のコークス炉での操業温度よりも低いため、そのようなカレットを混合させながらコークス炉の操業温度で損耗しない強固なガラス層を形成することは現実には難しいと考えられる。   Furthermore, the invention disclosed in Patent Document 3 has a cullet melting point that is generally lower than the operating temperature in a normal coke oven, so that it does not wear out at the operating temperature of the coke oven while mixing such cullet. It is considered difficult to form a glass layer in reality.

本発明は、従来の技術が有するこれらの課題に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室の内部において石炭の乾留に伴って生成する熱分解カーボンが、耐火物に付着して成長することを抑制することができるコークス炉の炭化室における炉壁のコーティング方法を提供することである。   The present invention has been made in view of these problems of the prior art, and pyrolytic carbon produced by the dry distillation of coal inside the coking chamber of a coke oven grows by attaching to the refractory. It is an object of the present invention to provide a method for coating a furnace wall in a coking chamber of a coke oven that can suppress this.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ガラス化材が装置により表面に対して火炎中に供給されながら放射されてガラス層を形成する際に、コークス炉操業温度において強固なガラス層を有しカーボンの成長を抑制するためには、コークス炉の操業温度で損耗しない強固なガラス層を形成することができるガラス化材を用い、かつこのガラス化材を使用してもガラス層を形成することができるような適正な施工条件で施工することにより、上述した課題を解決することができることを知見し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have formed a glass layer that is strong at the coke oven operating temperature when the vitrified material is radiated while being supplied to the surface of the flame by the apparatus to form the glass layer. In order to suppress the growth of carbon, use a vitrified material that can form a strong glass layer that does not wear at the operating temperature of the coke oven, and even if this vitrified material is used, a glass layer is formed It was found that the above-mentioned problems can be solved by performing the construction under appropriate construction conditions so that the present invention was completed.

本発明は、コークス炉の炭化室の炉壁を形成する耐火物の表面に、ガラス化材を火炎中に放射しながら供給することによって、ガラス層を形成して、炉壁をコーティングする際に、ガラス化材は、ＳｉＯ_２成分とＡｌ_２Ｏ_３成分との和が８０質量％以上であるとともに溶倒温度が１２５０℃以上１４５０℃以下であり、ガラス層の施工中の施工面の温度を、ガラス化材の溶倒温度より５０℃以上２００℃以下高くし、かつ下式で示すリバウンド率の急激な上昇を防止するよう、ガラス化材の供給速度を１０〜２０ｋｇ／ｈとすることを特徴とするコークス炉の炭化室における炉壁のコーティング方法である。
リバウンド率［％］＝１００×（１−施工後の煉瓦重量増分［ｋｇ］／ガラス化材供給量［ｇ］） In the present invention, when a glass layer is formed on a surface of a refractory that forms a furnace wall of a coking chamber of a coke oven while irradiating the vitrified material into the flame to form a glass layer and coating the furnace wall. , vitrified materials,溶倒temperature with the sum of 80 mass% or more and the SiO ₂ component and _Al 2 _{O 3} component is at 1450 ° C. or less 1250 ° C. or higher, the temperature of the construction surface during application of the glass layer The vitrification material supply rate is set to 10 to 20 kg / h so as to be higher than the melting temperature of the vitrification material by 50 ° C. or more and 200 ° C. or less and to prevent a rapid increase in the rebound rate shown by the following formula. It is the coating method of the furnace wall in the carbonization chamber of the coke oven characterized.
Rebound rate [%] = 100 × (1−Brick weight increment after construction [kg] / Vitrification material supply amount [g])

この本発明では、ガラス層を、コークス炉の炭化室における炉壁煉瓦の溶射補修面上に形成することが望ましい。この理由は、溶射補修は数十ミリの深い欠損を埋めるためのものであり、炉壁表面の平滑度は炭化室炉壁煉瓦とほぼ同じ程度であり、カーボン付着に対しては必ずしも平滑とはいえないためである。すなわち、炉壁全体としての損傷を補修した上で、表面を平滑化できるので、カーボン付着抑制の効果は大きい。   In this invention, it is desirable to form the glass layer on the sprayed repair surface of the furnace wall brick in the coking chamber of the coke oven. The reason for this is that the thermal spray repair is for filling deep defects of several tens of millimeters, the smoothness of the furnace wall surface is almost the same as that of the carbonization chamber furnace wall brick, and it is not necessarily smooth for carbon adhesion. This is because it cannot be said. That is, since the surface can be smoothed after repairing damage as a whole furnace wall, the effect of suppressing carbon adhesion is great.

本発明により、コークス炉内の耐火物表面をガラス皮膜で強固にコーティングすることが可能となり、十分なカーボン剥離効果を得られるので、カーボン成長を抑制することができる。このため、本発明によれば、カーボンの付着に起因する、コークス押出時のトラブルおよび炉壁への過大荷重の発生を防止でき、コークス炉の炉命延長を図ることができるとともに、コークスケーキの押出トラブルの発生回数を低減できるのでコークス炉の安定操業を図ることもできる。   According to the present invention, the surface of the refractory in the coke oven can be firmly coated with a glass film, and a sufficient carbon peeling effect can be obtained, so that carbon growth can be suppressed. For this reason, according to the present invention, it is possible to prevent trouble during coke extrusion and excessive load on the furnace wall due to carbon adhesion, and to extend the life of the coke oven, Since the number of occurrences of extrusion trouble can be reduced, stable operation of the coke oven can also be achieved.

図１は、表１に示すＢ材およびＤ材の、供給速度とリバウンド率との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the supply speed and the rebound rate for the B and D materials shown in Table 1.

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面も参照しながら詳細に説明する。
本発明では、コークス炉の炭化室の炉壁を形成する耐火物の表面に、ガラス化材を火炎中に放射しながら供給することによって、ガラス層を形成して、炉壁をコーティングする際に、以下に列記する条件（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満足するようにして、コークス炉の炭化室における炉壁をコーティングする。
（ｉ）ガラス化材は、ＳｉＯ_２成分とＡｌ_２Ｏ_３成分との和が８０％以上であるとともに溶倒温度が１１５０℃以上であること、
（ｉｉ）ガラス化材を、２０ｋｇ／ｈ以下の量で供給すること、および
（ｉｉｉ）ガラス層の施工中の施工面の温度を、ガラス化材の溶倒温度より５０℃以上２００℃以下高くすること。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In the present invention, when a glass layer is formed on the surface of a refractory that forms a furnace wall of a coke chamber of a coke oven while irradiating it into the flame, a glass layer is formed and the furnace wall is coated. The furnace wall in the carbonization chamber of the coke oven is coated so as to satisfy the conditions (i) to (iii) listed below.
(I) The vitrified material has a sum of the SiO ₂ component and the Al ₂ O ₃ component of 80% or more and a melting temperature of 1150 ° C. or more,
(Ii) supplying the vitrified material in an amount of 20 kg / h or less; and (iii) raising the temperature of the construction surface during the construction of the glass layer by 50 ° C. or more and 200 ° C. or less higher than the melting temperature of the vitrified material. To do.

そこで、これらの条件（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満足するべき理由を説明する。
まず、本発明者らは、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２を主成分とする４種のガラス化材Ａ〜Ｄ材について、その熱間性状を調査した。表１には、Ａ〜Ｄ材の組成を示す。 Therefore, the reason why these conditions (i) to (iii) should be satisfied will be described.
First, the inventors investigated the hot properties of four types of vitrified materials A to D mainly composed of Al ₂ O ₃ and SiO ₂ . Table 1 shows the compositions of the A to D materials.

表１に示すように、Ａ〜Ｄ材の溶倒温度を、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２の配合率を変更することによって、１０５０℃、１２５０℃、１３５０℃、１４５０℃と変化させた。本明細書において「溶倒温度」とは、ＪＩＳ Ｒ ２２０４に規定された手法によって、三角錐コーン状に成型した材料を加熱し、三角錐が高温となり、ガラス化／軟化して曲がりが発生し、先端が支えのための台に着いたときの温度を意味しており、ガラス材がガラスに転移する温度を表す一手法である。 As shown in Table 1, the melting temperatures of the A to D materials were changed to 1050 ° C., 1250 ° C., 1350 ° C., and 1450 ° C. by changing the blending ratio of Al ₂ O ₃ and SiO ₂ . In this specification, the “melting temperature” means that a material molded into a triangular pyramid cone shape is heated by a method defined in JIS R 2204, the triangular pyramid becomes high temperature, and vitrification / softening causes bending. This means the temperature when the tip reaches the support base, and is a technique for expressing the temperature at which the glass material transitions to glass.

これらのガラス化材の水スラリーを粘土質煉瓦上に塗布し、電気炉により溶倒温度より５０℃高い温度で３時間焼成した。このガラス層を対象に、高温におけるビッカース硬度および、カーボン剥離性の測定を行った。ビッカース硬度は、温度７００℃において、コーティング面に対しダイヤモンド製の圧子を負荷圧入荷重５０００．５ｋｇｆで３０秒間押付けた際に形成された圧痕の対角線長さを測定し、下記（１）式を用いて算出した。なお、結果には５点測定した値の平均値を用いた。   The water slurry of these vitrification materials was apply | coated on the clay brick, and it baked for 3 hours at the temperature 50 degreeC higher than the melting temperature with an electric furnace. Vickers hardness at high temperature and carbon peelability were measured for this glass layer. The Vickers hardness is measured by measuring the diagonal length of an indent formed when a diamond indenter is pressed against the coating surface at a temperature of 700 ° C. for 30 seconds with a load press-fit load of 5000.5 kgf, and the following equation (1) is used. Calculated. In addition, the average value of the value measured by five points was used for the result.

Ｈｖ＝１．８２×１０−２×Ｐ／（ｄ１＊ｄ２）・・・・（１）
なお、（１）式において、Ｈｖはビッカース硬度［−］であり、Ｐは圧入荷重［ｋｇｆ］であり、ｄ１、ｄ２は形成された圧痕の対角線長［ｍｍ］である。 Hv = 1.82 × 10−2 × P / (d1 * d2) (1)
In Equation (1), Hv is Vickers hardness [−], P is press-fit load [kgf], and d1 and d2 are diagonal lengths [mm] of the formed indentations.

カーボン剥離性の評価試験は、まずガラス層を有する煉瓦片を熱分解炉中に吊るし、模擬コークス炉ガスとしてプロパン含有ガス流通下で熱分解カーボンを付着させた。カーボン付着反応終了直後、試験炉の電源を切り、窒素流通下で自然冷却後に取り出し、カーボン剥離の様子を目視で観察した。なお、熱分解炉内の温度は１０００℃とし、流通ガスはＬＰＧと窒素を各々２Ｌ／ｍｉｎの流量で混合したものとし、カーボン付着反応時間は１時間とした。結果を表２にまとめて示す。   In the evaluation test of carbon peelability, a brick piece having a glass layer was first suspended in a pyrolysis furnace, and pyrolytic carbon was attached as a simulated coke oven gas under the flow of propane-containing gas. Immediately after the completion of the carbon adhesion reaction, the test furnace was turned off, taken out after natural cooling under nitrogen flow, and the state of carbon peeling was visually observed. The temperature in the pyrolysis furnace was 1000 ° C., the circulating gas was LPG and nitrogen mixed at a flow rate of 2 L / min, and the carbon adhesion reaction time was 1 hour. The results are summarized in Table 2.

表２に示すように、溶倒温度が操業中のコークス炉の炉壁温度（〜１，１５０℃）範囲にあるＡ材は、Ｂ材、Ｃ材およびＤ材に比較して、熱間での耐久性やカーボン剥離性が大きく劣る結果となった。このことから、実炉操業においてカーボンの成長の抑制効果を得るためには、溶倒温度は、コークス炉の炉温以上に高く設定することが有効であることがわかる。   As shown in Table 2, the A material having a melting temperature in the range of the furnace wall temperature (˜1,150 ° C.) of the coke oven in operation is hotter than the B material, the C material, and the D material. As a result, the durability and carbon peelability were greatly inferior. From this, it can be seen that it is effective to set the melting temperature higher than the furnace temperature of the coke oven in order to obtain the carbon growth suppressing effect in the actual furnace operation.

次に、ガラス化材を好適に施工するための条件、具体的には、ガラス化材の供給速度、および施工中のガラス層の表面温度（以下、「施工温度」という）について説明する。
煉瓦面へのガラス層の施工は、平均粒径が約８０μｍの粉末であるガラス化材が窒素をキャリアガスとして煉瓦面に放出され、かつ同時に燃焼性ガス（ＬＰＧ）および助燃性ガス（酸素）が火炎を発生しているものにより、行った。 Next, conditions for suitably constructing the vitrified material, specifically, the supply rate of the vitrified material and the surface temperature of the glass layer during construction (hereinafter referred to as “construction temperature”) will be described.
For the construction of the glass layer on the brick surface, a vitrified material having an average particle size of about 80 μm is released to the brick surface using nitrogen as a carrier gas, and at the same time, a combustible gas (LPG) and an auxiliary combustible gas (oxygen) Went by what is generating a flame.

ガラス化材および燃焼性ガスは、供給装置からランスを介して、ランスの先端のノズルより噴出される。本試験で用いたランスおよびノズルは三重管構造となっており、最外の周囲および中心から酸素が噴出され、それに挟まれるように窒素ガスにより運ばれたガラス化材、さらに燃焼ガスが噴出される。   The vitrification material and the combustible gas are ejected from the nozzle at the tip of the lance through the lance from the supply device. The lance and nozzle used in this test have a triple-pipe structure. Oxygen is ejected from the outer periphery and center, and vitrified material carried by nitrogen gas and combustion gas are ejected so as to be sandwiched between them. The

バーナーから吐出されたガラス化材は、火炎中に巻き込まれ加熱された後に施工面に付着するが、火炎の内部に巻き込まれず、外周に存在したガラス化材については十分に加熱されずに施工面に付着するか、リバウンドとなる。ガラス化材の供給量が増加すると、上記のような十分に加熱されないものの量が増加し、結果として施工面のムラやリバウンドの増加に繋がるため、供給速度を低減することが有効である。   The vitrified material discharged from the burner adheres to the construction surface after being entrained in the flame and heated, but the vitrification material that is not entrained inside the flame and is present on the outer periphery is not sufficiently heated and is applied to the construction surface. Adhere to or rebound. When the supply amount of the vitrified material is increased, the amount of the material that is not sufficiently heated as described above is increased, and as a result, the unevenness of the construction surface and the increase of rebound are caused. Therefore, it is effective to reduce the supply speed.

また、ガラス層は薄く施工することが望ましい。第１の理由は、万一ガラス層が剥離した場合には、層が薄ければ母材への影響は小さいのに対し、あたかも欠損を埋めるかのように厚くコーティングされたものが剥離すると、深い欠損が突然現出することとなり、押出トラブルを誘発しかねないからである。   Moreover, it is desirable to apply the glass layer thinly. The first reason is that if the glass layer is peeled off, if the layer is thin, the effect on the base material is small, but if the thickly coated layer is peeled off as if filling the defect, This is because a deep defect suddenly appears and may cause extrusion trouble.

第２の理由は、ガラス層に装炭時などの急激な温度低下に伴う熱的衝撃が加わった際には、ガラス層が薄いほど内部に残存する応力が小さくなるため、厚い場合に比較して剥離し難いからである。   The second reason is that when a thermal shock is applied to the glass layer due to a rapid temperature drop such as during coal loading, the thinner the glass layer, the smaller the stress remaining in the interior. This is because it is difficult to peel off.

これらのことより、ガラス層は薄い膜を形成する程度にとどめることが望ましく、実際には、溶射補修層の凹凸を埋める役割を果たし、かつ溶射補修部のみに施工した際に他の未施工部位よりも大きく張り出してコークス押出を阻害することがないよう、数ミリ程度の厚さに施工することが望ましい。   For these reasons, it is desirable that the glass layer be limited to the extent that a thin film is formed. Actually, the glass layer plays a role of filling the unevenness of the sprayed repair layer, and when it is applied only to the sprayed repair part, other unapplied parts It is desirable to apply to a thickness of several millimeters so that it does not overhang and hinder coke extrusion.

なお、ガラス化材の供給速度の好適な範囲については、以下の火炎溶射試験において検討した。
溶射試験は、炭化室サイズが、長さ１０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍおよび幅４５０ｍｍの試験コークス炉の内部で行った。ガラス化材には、上述した表１におけるＢ材（溶倒温度：１２５０℃）およびＤ材（溶倒温度：１４５０℃）を用い、ガラス化材の供給速度をロータリーフィーダーにより１０ｋｇ／ｈ以上２５ｋｇ／ｈ以下の範囲で変化させた。ガラス化材は窒素により搬送し、窒素量は４［Ｎｍ^３／ｈ］とした。溶射距離は１００ｍｍ、溶射速度は３．５ｍｍ／ｓで全ケース同一とした。燃焼ガス（ＬＰＧ）量は、Ｂ材の使用時は２．０［Ｎｍ^３／ｈ］とし、Ｄ材の使用時は４．０［Ｎｍ^３／ｈ］とした。 In addition, about the suitable range of the supply rate of vitrification material, it examined in the following flame spraying tests.
The thermal spray test was performed inside a test coke oven having a carbonization chamber size of 1000 mm in length, 1000 mm in height and 450 mm in width. As the vitrification material, the B material (melting temperature: 1250 ° C.) and the D material (melting temperature: 1450 ° C.) in Table 1 described above are used, and the supply rate of the vitrification material is 10 kg / h or more and 25 kg by a rotary feeder. It was changed in the range of / h or less. The vitrified material was conveyed by nitrogen, and the amount of nitrogen was 4 [Nm ³ / h]. The spraying distance was 100 mm, the spraying speed was 3.5 mm / s, and all cases were the same. The amount of combustion gas (LPG) was 2.0 [Nm ³ / h] when the B material was used, and 4.0 [Nm ³ / h] when the D material was used.

長さ２３０ｍｍ、高さ１１０ｍｍおよび幅６５ｍｍの粘土質煉瓦を、底板付きの鉄製の固定枠内に載置し、その煉瓦面にガラス化材を溶射した。粘土質煉瓦を固定する枠をウインチに接続し、ウインチを巻き取りながら煉瓦を移動させることによりランスの移動を模擬した。また、ケース毎に測定した施工時間とガラス化材供給速度とから供給量を算出し、以下の式よりリバウンド率を算出した。   A clay brick having a length of 230 mm, a height of 110 mm and a width of 65 mm was placed in an iron fixed frame with a bottom plate, and a vitrified material was sprayed on the brick surface. The frame that fixes the clay brick was connected to the winch, and the movement of the lance was simulated by moving the brick while winding the winch. Moreover, supply amount was computed from the construction time measured for every case, and the vitrification material supply rate, and the rebound rate was computed from the following formula | equation.

リバウンド率［％］＝１００×（１−施工後の煉瓦重量増分［ｇ］／ガラス化材供給量［ｇ］）
図１は、結果の一覧を示すグラフである。図１にグラフで示すように、Ｂ材、Ｄ材ともにガラス化材の供給速度が２０［ｋｇ／ｈ］を超えると、リバウンド率が急激に増加するとともに、施工面に未溶融粒子の付着が多く認められ、均一な施工面を得られなかった。この結果より、好適なガラス化材の供給速度は２０［ｋｇ／ｈ］以下であることがわかる。 Rebound rate [%] = 100 × (1−brick weight increment after construction [g] / vitrification material supply amount [g])
FIG. 1 is a graph showing a list of results. As shown in the graph of FIG. 1, when the supply rate of the vitrified material exceeds 20 [kg / h] for both the B material and the D material, the rebound rate increases rapidly and adhesion of unmelted particles to the construction surface occurs. Many were recognized, and a uniform construction surface could not be obtained. From this result, it can be seen that a preferable feeding rate of the vitrified material is 20 [kg / h] or less.

続いて、施工温度の適正な範囲を説明する。
ガラス化材をガラス状態にするためには、一度溶倒温度以上に昇温させる必要がある。非晶質固体であるガラス化材は溶倒温度付近で急激に粘度が低下するため、煉瓦面などの耐火物上に施工可能となる。しかし、溶倒温度を僅かに超えた程度では粘度低下が不十分であるために、一部のガラス化材の粒子がもとの形状のまま残存し、表面を平滑に施工できない。また、溶倒温度以上に加熱し続けると、やがて融点に達し液体となるが、逆に粘度が低下しすぎると施工面に「垂れ」が生じ、均一な施工ができなくなる。 Subsequently, an appropriate range of the construction temperature will be described.
In order to bring the vitrified material into a glass state, it is necessary to raise the temperature once above the melting temperature. Since the viscosity of the vitrified material which is an amorphous solid rapidly decreases near the melting temperature, it can be applied on a refractory material such as a brick surface. However, since the viscosity drop is insufficient when the melting temperature is slightly exceeded, some vitrified particles remain in their original shapes, and the surface cannot be applied smoothly. Further, if the heating is continued above the melting temperature, it eventually reaches the melting point and becomes a liquid, but conversely, if the viscosity is too low, “dripping” occurs on the construction surface, making uniform construction impossible.

これらの理由により、施工温度は、溶倒温度よりも５０℃以上２００℃以下高い温度範囲であることが望ましい。
このようにして、本発明によれば、コークス炉内の耐火物表面をガラス皮膜で強固にコーティングすることが可能となり、十分なカーボン剥離効果を得られるので、カーボン成長を抑制することができる。このため、本発明によれば、カーボンの付着に起因する、コークス押出時のトラブルおよび炉壁への過大荷重の発生を防止でき、コークス炉の炉命延長を図ることができるとともに、コークスケーキの押出トラブルの発生回数を低減できるのでコークス炉の安定操業を図ることもできる。 For these reasons, it is desirable that the construction temperature be in a temperature range higher than the melting temperature by 50 ° C. or more and 200 ° C. or less.
Thus, according to the present invention, the surface of the refractory in the coke oven can be firmly coated with the glass film, and a sufficient carbon peeling effect can be obtained, so that carbon growth can be suppressed. For this reason, according to the present invention, it is possible to prevent trouble during coke extrusion and excessive load on the furnace wall due to carbon adhesion, and to extend the life of the coke oven, Since the number of occurrences of extrusion trouble can be reduced, stable operation of the coke oven can also be achieved.

さらに、本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
本実施例では、施工温度を変更した溶射試験、および溶射したガラス層に対してのカーボン付着試験を行った。 Furthermore, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
In this example, a thermal spray test in which the construction temperature was changed and a carbon adhesion test on the sprayed glass layer were performed.

溶射試験は、炭化室サイズが長さ１０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍおよび幅４５０ｍｍの試験コークス炉の内部で行った。ガラス化材には、表１に示すＢ材（溶倒温度：１２５０℃）およびＤ材（溶倒温度：１４５０℃）を用いた。ガラス化材供給速度は１０［ｋｇ／ｈ］とし、溶射距離は１００ｍｍとし、溶射速度は３．５ｍｍ／ｓとして、全ケース同一とした。   The thermal spray test was performed inside a test coke oven having a carbonization chamber size of 1000 mm in length, 1000 mm in height and 450 mm in width. B materials (melting temperature: 1250 ° C.) and D materials (melting temperature: 1450 ° C.) shown in Table 1 were used as vitrification materials. The vitrification material supply rate was 10 [kg / h], the spraying distance was 100 mm, the spraying rate was 3.5 mm / s, and all cases were the same.

燃焼ガス（ＬＰＧ）量を１．５〜４．０［Ｎｍ^３／ｈ］の範囲で変化させることにより、Ｂ材、Ｄ材における施工温度を、溶倒温度以上（溶倒温度＋２５０℃）以下の範囲で変化させた。 By changing the amount of combustion gas (LPG) in the range of 1.5 to 4.0 [Nm ³ / h], the construction temperature of the B material and D material is the melting temperature or higher (melting temperature + 250 ° C.) or lower. The range was changed.

幅２３０ｍｍ、高さ１１０ｍｍおよび幅６５ｍｍの粘土質煉瓦を、底板付きの鉄製の固定枠内に載置し、その煉瓦面にガラス化材を溶射した。溶射に用いたランスは台車上に固定し、溶射距離はランスの置き位置を変えることにより、変更した。また、粘土質煉瓦を固定する枠をウインチに接続し、ウインチを巻き取りながら煉瓦を移動させることによりランスの移動を模擬した。施工温度は、放射温度計を用いて測定した。   A clay brick having a width of 230 mm, a height of 110 mm and a width of 65 mm was placed in an iron fixed frame with a bottom plate, and a vitrified material was sprayed on the brick surface. The lance used for spraying was fixed on the carriage, and the spraying distance was changed by changing the position of the lance. Moreover, the movement of the lance was simulated by connecting a frame for fixing the clay brick to the winch and moving the brick while winding the winch. The construction temperature was measured using a radiation thermometer.

一方、カーボン付着試験は、ガラス層を有する煉瓦片を熱分解炉中に吊るし、模擬コークス炉ガスとしてプロパン含有ガス流通下で熱分解カーボンを付着させ、その後の剥離性の様子を目視で確認した。熱分解炉内の温度は１０００℃とするとともに流通ガスはＬＰＧと窒素を各々２Ｌ／ｍｉｎの流量で混合したものとし、反応時間は１時間とした。   On the other hand, in the carbon adhesion test, a brick piece having a glass layer was suspended in a pyrolysis furnace, and pyrolytic carbon was adhered as a simulated coke oven gas under the flow of propane-containing gas, and then the state of peelability was visually confirmed. . The temperature in the pyrolysis furnace was 1000 ° C., the flow gas was LPG and nitrogen mixed at a flow rate of 2 L / min, and the reaction time was 1 hour.

Ｂ材の試験結果を表３に示すとともに、Ｄ材の試験結果を表４に示す。   The test results of the B material are shown in Table 3, and the test results of the D material are shown in Table 4.

表３および表４に示すように、Ｂ材およびＤ材ともに、溶倒温度より５０℃以上２００℃以下高い範囲の施工温度での結果が良好であり、この範囲よりも高い施工温度では「垂れ」が発生し、一方低い施工温度ではカーボン剥離性が悪化した。   As shown in Table 3 and Table 4, both the B material and the D material have good results at the construction temperature in the range of 50 ° C. or more and 200 ° C. or less higher than the melting temperature. While the carbon peelability deteriorated at lower construction temperatures.

実機コークス炉（炭化室寸法：幅７１２５ｍｍ、長さ１６５００ｍｍおよび幅４６０ｍｍ）の溶射補修部において、ガラス化材の溶射試験を行った。
溶射補修部はコークス排出側端から約１．５ｍ奥側、炉底からの高さは約１ｍの位置にあり、奥行き５００ｍｍ×縦２００ｍｍの範囲を施工した。施工方法は、上述した範囲を高さ方向に４分割し、奥行き方向に２往復（合計４パス、同じ場所は１パスのみ）させた。 The spraying test of the vitrified material was performed in the spraying repair portion of the actual coke oven (carbonization chamber dimensions: width 7125 mm, length 16500 mm, and width 460 mm).
The thermal spray repairing part was located about 1.5 m deep from the coke discharge side end and about 1 m high from the furnace bottom, and was constructed in a range of depth 500 mm × length 200 mm. In the construction method, the above-described range was divided into four in the height direction, and was reciprocated twice in the depth direction (total of four passes, only one pass at the same location).

蛇行しないようレール上に設置された速度可変機能を有する小型台車にランスを搭載し、移動速度４ｍｍ／ｓに設定してランスを動かして施工した。この範囲の施工時間は約１０分間弱であった。   The lance was mounted on a small carriage having a variable speed function installed on the rail so as not to meander, and the lance was moved to set the moving speed to 4 mm / s. The construction time in this range was a little less than about 10 minutes.

ガラス化材は、表１におけるＣ材（溶倒温度：１３５０℃）を用いた。ガラス化材の供給速度は１０［ｋｇ／ｈ］とし、燃焼ガス（ＬＰＧ）量は３．５［Ｎｍ^３／ｈ］とし、溶射距離は１００ｍｍとした。ガラス層の施工部の温度は、観測者が炉外から放射温度計を用いて断片的に測定し、平均すると約１４４０℃であった。 As the vitrification material, the C material (melting temperature: 1350 ° C.) in Table 1 was used. The supply rate of the vitrified material was 10 [kg / h], the amount of combustion gas (LPG) was 3.5 [Nm ³ / h], and the spraying distance was 100 mm. The temperature of the construction part of the glass layer was measured by an observer from the outside of the furnace using a radiation thermometer, and averaged about 1440 ° C.

施工後は、炉温約１１００℃で通常の稼動を続け、定期的に施工面の観察を行った。約２ヶ月経過してもガラス層は施工時と同じ状態を保っており、この施工法により施工されたガラス層は、通常のコークス炉操業における衝撃、具体的には装炭時の熱衝撃やコークス排出の際の機械的衝撃に対して、十分な耐性を有することが確認された。また、施工時は、少量のガラス化材が空中に浮遊したものの視界は良好であり、またそれが炉底に蓄積されることもなかった。   After the construction, normal operation was continued at a furnace temperature of about 1100 ° C., and the construction surface was regularly observed. Even after about two months, the glass layer remains in the same state as when it was constructed. The glass layer constructed by this construction method is used for impacts in normal coke oven operations, specifically thermal shock during coal loading. It was confirmed that the coke was sufficiently resistant to mechanical shock during discharging. At the time of construction, a small amount of vitrified material floated in the air, but the visibility was good, and it was not accumulated in the furnace bottom.

この結果から、本発明に係るコーティング方法は、従来法の課題であったガラス層の低寿命や、水スラリーのリバウンドによる炉底損傷等の課題を解決できることがわかった。   From this result, it was found that the coating method according to the present invention can solve the problems such as the low life of the glass layer and the damage to the furnace bottom due to the rebound of the water slurry, which were the problems of the conventional method.

Claims (2)

コークス炉の炭化室の炉壁を形成する耐火物の表面に、ガラス化材を火炎中に放射しながら供給することによって、ガラス層を形成して、前記炉壁をコーティングする際に、
前記ガラス化材は、ＳｉＯ_２成分とＡｌ_２Ｏ_３成分との和が８０質量％以上であるとともに溶倒温度が１２５０℃以上１４５０℃以下であり、
前記ガラス層の施工中の施工面の温度を、当該ガラス化材の溶倒温度より５０℃以上２００℃以下高くし、かつ
下式で示すリバウンド率の急激な上昇を防止するよう、前記ガラス化材の供給速度を１０〜２０ｋｇ／ｈとすること
を特徴とするコークス炉の炭化室における炉壁のコーティング方法。
リバウンド率［％］＝１００×（１−施工後の煉瓦重量増分［ｋｇ］／ガラス化材供給量［ｇ］） When a glass layer is formed on the surface of the refractory that forms the furnace wall of the coking chamber of the coke oven while irradiating it into the flame to form a glass layer and coating the furnace wall,
The vitrified material has a sum of the SiO ₂ component and the Al ₂ O ₃ component of 80% by mass or more and a melting temperature of 1250 ° C. or more and 1450 ° C. or less ,
The temperature of the construction surface during construction before Symbol glass layer, higher 50 ° C. or higher 200 ° C. or less than溶倒temperature of the vitrified material, and
A coating method for a furnace wall in a coking oven of a coke oven , wherein the vitrification material supply rate is 10 to 20 kg / h so as to prevent a rapid increase in the rebound rate represented by the following formula : .
Rebound rate [%] = 100 × (1−Brick weight increment after construction [kg] / Vitrification material supply amount [g]) 前記ガラス層を、コークス炉の炭化室における炉壁煉瓦の溶射補修面上に形成することを特徴とする請求項１に記載されたコークス炉の炭化室における炉壁のコーティング方法。   The method for coating a furnace wall in a coking chamber of a coke oven according to claim 1, wherein the glass layer is formed on a sprayed repair surface of a furnace wall brick in the coking chamber of a coke oven.

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